專利名稱：分裂基數(shù)-2/8快速傅立葉轉(zhuǎn)換裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種分裂基數(shù)(split-radix，SR) -2/8快速傅立葉轉(zhuǎn)換O^ast FourierTransform, FFT)裝置及方法，且特別是有關(guān)一種簡(jiǎn)單且有效的SR-2/8FFT裝置及方法。
背景技術(shù)：
快速傅立葉轉(zhuǎn)換(Fast Fourier Transform, FFT)常見(jiàn)于數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)時(shí)應(yīng)用中。依據(jù)歐洲數(shù)字影音廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-T/DAB)，正交頻分多路復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexer, OFDM)系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用，而專屬的FFT/IFFT處理單元對(duì)于OFDM 系統(tǒng)及數(shù)字通訊而言更是適于達(dá)到高頻寬的目標(biāo)。眾所周知地，在FFT算法中，相較于基數(shù)(radix)-4FFT，分裂基數(shù)(split-radix， SR) -2/8FFT可以節(jié)省約1/3多乘法運(yùn)算。SR-2/8FFT如下列偶數(shù)項(xiàng)FFT及奇數(shù)項(xiàng)FFT的表達(dá)式所示，并請(qǐng)參照?qǐng)D6及圖7，圖6繪示頻率降次SR-8蝴蝶運(yùn)算的示意圖，圖7繪示時(shí)間降次SR-8蝴蝶運(yùn)算的示意圖。
W/2-1NX{2k) = X (χ(η) + φ + -W^2
/7=0^
.2πwhere WN/2 =e',N/2 and k = 0, 1，2,…，(N/2)-\ (偶數(shù)項(xiàng) FFT) And
iv/8-ι 2MAM f^NX(Sk +1) ^ ^ (W")十太(作++ ——~)W；1)
n=0888+(x(n + ~) + x(n ++ x(n + ^fV42' + · +)Wf
OOOOwhere k = 0，1，2，…，(N/8)-Iandl = 1，3，5，7(奇數(shù)項(xiàng) FFT)因此，SR-2/8FFT可更有效地利用資源或時(shí)間。然而，SR-2/8FFT的不規(guī)則分解架構(gòu)使其難以用硬件實(shí)現(xiàn)，而被視為較適于用軟件實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)舉SR-2/4FFT算法為例做說(shuō)明。SR-2/4FFT及基數(shù)-4FFF的蝴蝶(butterfly) 處理器有4個(gè)輸入及4個(gè)輸出。對(duì)應(yīng)于一固定輸入時(shí)脈及有限硬件資源，存儲(chǔ)器與蝴蝶處理器間的數(shù)據(jù)存取必須盡可能地快。同時(shí)讀取及寫(xiě)入SR-2/4FFT的蝴蝶處理器的四個(gè)輸入可以得到最快的FFT速度，即每一個(gè)蝴蝶運(yùn)算只耗費(fèi)1時(shí)脈周期(clock cycle) 0 假定存儲(chǔ)器包含4個(gè)存儲(chǔ)庫(kù)(memory bank)，則基數(shù)-4FFT處理器在處理16筆輸入數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間降次(decimation in time,DIT)基數(shù)_4蝴蝶計(jì)算的數(shù)據(jù)輸入序列如表1 所示。
權(quán)利要求
1.一種分裂基數(shù)(SR)-2/8快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)裝置，包括一存儲(chǔ)器，包含多個(gè)存儲(chǔ)庫(kù)，并用以接收2M筆輸入數(shù)據(jù)，每一筆數(shù)據(jù)具有一原始地址，M 為正整數(shù)；一分裂基數(shù)快速傅立葉轉(zhuǎn)換(SRFFT)處理器，用以執(zhí)行一時(shí)間降次(DIT)分裂基數(shù)蝴蝶計(jì)算；以及一控制單元，包括一輸入控制區(qū)塊，用以依據(jù)所述這些存儲(chǔ)庫(kù)的個(gè)數(shù)及所述這些原始地址的位反向地址決定一第一次序，并用以控制該存儲(chǔ)器依該第一次序?qū)⑺鲞@些輸入數(shù)據(jù)加載對(duì)應(yīng)于該第一次序的所述這些存儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)，使得該SRFFT處理器可在單一時(shí)脈周期內(nèi)從所述這些存儲(chǔ)庫(kù)同時(shí)擷取數(shù)據(jù)；一分裂基數(shù)快速傅立葉轉(zhuǎn)換(SRFFT)控制區(qū)塊，用以決定對(duì)應(yīng)該2"筆輸入數(shù)據(jù)的一 2m 點(diǎn)FFT的分解架構(gòu)，并控制該SRFFT處理器沿著該分解架構(gòu)重復(fù)執(zhí)行蝴蝶計(jì)算，其中每一次蝴蝶計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)次序符合該第一次序，該SRFFT控制區(qū)塊還用以控制每一次蝴蝶計(jì)算后的輸出結(jié)果被寫(xiě)回輸入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)庫(kù)；及一輸出控制區(qū)塊，用以當(dāng)該DIT SR蝴蝶計(jì)算完成后，依據(jù)所述這些存儲(chǔ)庫(kù)的個(gè)數(shù)及2m 筆輸出數(shù)據(jù)的原始地址決定一第二次序，并用以控制寫(xiě)回并儲(chǔ)存在所述這些存儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)的所述這些輸出結(jié)果依該第二次序輸出為2"筆輸出數(shù)據(jù)，該2M筆輸出數(shù)據(jù)包含的輸出結(jié)果依序?qū)?yīng)符合第一次序之該2M筆輸入數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR-2/8FFT裝置，其特征在于，每一筆輸入數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)的該存儲(chǔ)庫(kù)的地址由該筆輸入數(shù)據(jù)的位反向地址值除以存儲(chǔ)庫(kù)個(gè)數(shù)取其商數(shù)的整數(shù)值得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR-2/8FFT裝置，其特征在于，當(dāng)該SRFFT處理器所執(zhí)行的蝴蝶計(jì)算為SR-8蝴蝶計(jì)算時(shí)，該SRFFT控制區(qū)塊還用以產(chǎn)生4個(gè)旋轉(zhuǎn)因子以提供給SR-8蝴蝶計(jì)算，使得SR-8蝴蝶計(jì)算的末4個(gè)輸入分別被旋轉(zhuǎn)達(dá)特定角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR-2/8FFT裝置，其特征在于，，該SRFFT控制區(qū)塊將該2M點(diǎn) FFT依M階段不同基數(shù)的蝴蝶計(jì)算分解得到一分解執(zhí)行次序，并控制該SRFFT處理器沿著該分解執(zhí)行次序執(zhí)行所述這些蝴蝶計(jì)算，其中每一階段不同基數(shù)的蝴蝶計(jì)算可能被重復(fù)執(zhí)行，且每一次蝴蝶計(jì)算饋入輸入端的輸入數(shù)據(jù)符合該第一次序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的SR-2/8FFT裝置，其特征在于，該SRFFT控制區(qū)塊以一有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成，該有限狀態(tài)機(jī)記錄多個(gè)狀態(tài)，每一個(gè)狀態(tài)包含多個(gè)變量，所述這些變量包括一階段、表示蝴蝶計(jì)算開(kāi)始位置的一基本位置、表示每階段處理的數(shù)據(jù)數(shù)目的一區(qū)塊大小、表示該階段的蝴蝶計(jì)算兩輸入端間距的一樣本空間、及一上一狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR-2/8FFT裝置，其特征在于，每一筆輸出數(shù)據(jù)在所讀取的該存儲(chǔ)庫(kù)的地址由該筆輸出數(shù)據(jù)的原始地址值除以存儲(chǔ)庫(kù)個(gè)數(shù)取其商數(shù)的整數(shù)值得到。
7.—種分裂基數(shù)(SR)-2/8快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)方法，應(yīng)用于一 SR-2/8FFT裝置，該 SR-2/8FFT裝置包括一存儲(chǔ)器、一分裂基數(shù)快速傅立葉轉(zhuǎn)換(SRFFT)處理器以及一控制單元，該存儲(chǔ)器包含多個(gè)存儲(chǔ)庫(kù)，該SRFFT處理器用以執(zhí)行一時(shí)間降次(DIT) SR蝴蝶計(jì)算，該控制單元包括一輸入控制區(qū)塊、一分裂基數(shù)快速傅立葉轉(zhuǎn)換(SRFFT)控制區(qū)塊及一輸出控制區(qū)塊，該SR-2/8FFT方法包括該存儲(chǔ)器接收2M筆輸入數(shù)據(jù)，每一筆數(shù)據(jù)具有一原始地址，M為正整數(shù)；該輸入控制區(qū)塊依據(jù)所述這些存儲(chǔ)庫(kù)的個(gè)數(shù)及所述這些原始地址的位反向地址決定一第一次序；該輸入控制區(qū)塊控制該存儲(chǔ)器依該第一次序?qū)⑺鲞@些輸入數(shù)據(jù)加載對(duì)應(yīng)于該第一次序的所述這些存儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)，使得該SRFFT處理器可在單一時(shí)脈周期內(nèi)從所述這些存儲(chǔ)庫(kù)同時(shí)擷取數(shù)據(jù)；該SRFFT控制區(qū)塊決定對(duì)應(yīng)該2M筆輸入數(shù)據(jù)的一 2M點(diǎn)FFT的分解架構(gòu)，并控制該SRFFT 處理器沿著該分解架構(gòu)重復(fù)執(zhí)行蝴蝶計(jì)算，其中每一次蝴蝶計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)次序符合該第一次序；該SRFFT控制區(qū)塊控制每一次蝴蝶計(jì)算后的輸出結(jié)果被寫(xiě)回輸入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)庫(kù)；以及當(dāng)該DIT SR蝴蝶計(jì)算完成后，該輸出控制區(qū)塊依據(jù)所述這些存儲(chǔ)庫(kù)的個(gè)數(shù)及2M筆輸出數(shù)據(jù)的原始地址決定一第二次序，并并用以控制寫(xiě)回并儲(chǔ)存在所述這些存儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)的所述這些輸出結(jié)果依該第二次序輸出為2"筆輸出數(shù)據(jù)，該2M筆輸出數(shù)據(jù)包含的輸出結(jié)果依序?qū)?yīng)符合第一次序的該2M筆輸入數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的SR-2/8FFT方法，其特征在于，還包括由每一筆輸入數(shù)據(jù)的位反向地址值除以存儲(chǔ)庫(kù)個(gè)數(shù)取其商數(shù)的整數(shù)值得到該筆輸入數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)的該存儲(chǔ)庫(kù)的地址。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的SR-2/8FFT方法，其特征在于，還包括當(dāng)該SRFFT處理器所執(zhí)行的蝴蝶計(jì)算為SR-8蝴蝶計(jì)算時(shí)，該SRFFT控制區(qū)塊產(chǎn)生4個(gè)旋轉(zhuǎn)因子以提供給SR-8蝴蝶計(jì)算，使得SR-8蝴蝶計(jì)算的末4個(gè)輸入分別被旋轉(zhuǎn)達(dá)特定角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的SR-2/8FFT方法，其特征在于，還包括該SRFFT控制區(qū)塊將該2m點(diǎn)FFT依M段階不同基數(shù)的蝴蝶計(jì)算分解得到一分解執(zhí)行次序，并控制該SRFFT處理器沿著該分解執(zhí)行次序執(zhí)行所述這些蝴蝶計(jì)算，其中每一階段不同基數(shù)的蝴蝶計(jì)算可被重復(fù)執(zhí)行，且每一次蝴蝶計(jì)算饋入輸入端的輸入數(shù)據(jù)符合第一次序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的SR-2/8FFT方法，其特征在于，是以一有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成該 SRFFT控制區(qū)塊，該有限狀態(tài)機(jī)記錄多個(gè)狀態(tài)，每一個(gè)狀態(tài)包含多個(gè)變量，所述這些變量包括一階段、表示蝴蝶計(jì)算開(kāi)始位置的一基本位置、表示每階段處理的數(shù)據(jù)數(shù)目的一區(qū)塊大小、表示該階段的蝴蝶計(jì)算兩輸入端間距的一樣本空間、及一上一狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的SR-2/8FFT方法，其特征在于，還包括由每一筆輸出數(shù)據(jù)的原始地址值除以存儲(chǔ)庫(kù)個(gè)數(shù)取其商數(shù)的整數(shù)值得到該筆輸出數(shù)據(jù)在所讀取的該存儲(chǔ)庫(kù)的地址。
全文摘要
本發(fā)明是一種SR-2/8FFT裝置，包括一存儲(chǔ)器、一SRFFT處理器及一控制單元?？刂茊卧ㄒ惠斎肟刂茀^(qū)塊、一SRFFT控制區(qū)塊及一輸出控制區(qū)塊。輸入控制區(qū)塊決定一第一次序，并依第一次序?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)加載對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)庫(kù)，使得SRFFT處理器可在單一時(shí)脈周期內(nèi)對(duì)這些存儲(chǔ)庫(kù)同時(shí)擷取數(shù)據(jù)。SRFFT控制區(qū)塊決定一2M點(diǎn)FFT的分解架構(gòu)，并控制SRFFT處理器沿著分解架構(gòu)重復(fù)執(zhí)行蝴蝶計(jì)算。每一次蝴蝶計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)次序符合第一次序。SRFFT控制區(qū)塊控制每一次蝴蝶計(jì)算后的輸出結(jié)果被寫(xiě)回輸入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)庫(kù)。輸出控制區(qū)塊決定一第二次序，并控制輸出結(jié)果依第二次序輸出為輸出數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G06F17/14GK102339272SQ201010236529
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者唐恒泰 申請(qǐng)人:聯(lián)詠科技股份有限公司